(57)【要約】【課題】  触覚ピン表示装置の小型・軽量化、低価格化及び省エネルギーを図る。  【解決手段】  触覚ピン１０を触覚面５１から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材７０と、触覚ピン１０の側部を片側より押圧し保持する紐状弾性部材４０と、触覚ピン１０と連繋し通電加熱により収縮して触覚ピン１０を触覚面５１から所望の高さに突出させる形状記憶合金バネ２０と、形状記憶合金バネ２０を選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、保持部材７０に配設されて各触覚ピン１０と係合する係合部６１と、触覚ピン１０の段付き部１１と係合部６１の係合を解除する係合解除手段と、触覚ピン１０の突出量をゼロにリセットするバネ３０とを備えた構成。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
文字・図形を表示する複数の触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材と、前記複数の触覚ピンの側部を押圧し前記進退方向の所定位置で前記各触覚ピンを保持する紐状弾性部材と、通電加熱により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる複数の形状記憶合金バネと、前記複数の形状記憶合金バネを選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、前記触覚ピンの突出高さをリセットするバネとを備えたことを特徴とする触覚ピン表示装置。
【請求項２】
文字・図形を表示する複数の触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材と、前記複数の触覚ピンの側部を押圧し前記進退方向の所定位置で前記各触覚ピンを保持する紐状弾性部材と、通電加熱により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる複数の形状記憶合金バネと、前記複数の形状記憶合金バネを選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、前記保持部材に配設されて,前記各触覚ピンと係合する係合部と、前記触覚ピンの近傍に位置し,前記触覚ピンと前記係合部の係合を解除する係合解除手段と、前記触覚ピンの突出高さをリセットするバネとを備え、前記触覚ピンは前記触覚面から所望の高さに突出した位置で前記係合部と係合するようにしたことを特徴とする触覚ピン表示装置。
【請求項３】
形状記憶合金バネに代え形状記憶合金ワイヤーとしたことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の触覚ピン表示装置。
【請求項４】
紐状弾性部材を非金属のチューブ状弾性部材としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の触覚ピン表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６点または８点の略半球状突起(または触覚ピン)により任意の点字または点図を表示する触覚ピン表示装置に関する。詳しくは形状記憶合金を用い触覚面から所望の高さに触覚ピンを突出させるようにした触覚ピン表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の点字表示装置は、電気・機械的に触覚ピンを突出させて点字を表示する点字表示部(点字表示ユニット)を所定の個数並べ、1行の文字列として表示し、視覚障害者がその行の上を指を滑らせることによって判読し、視覚障害者に情報を伝達するものであった。
【０００３】
基板と、この基板を貫通して所定の配置で設けられた貫通孔と、この貫通孔にそれぞれ挿通されたピンと、このピンを前記基板の一方の面から他方の面へ付勢するばねと、このばねの付勢と反対方向へ前記ピンを移動させる方向へ変形可能な形状記憶合金と、この形状記憶合金と電源とを断続するスイッチ手段と、を具備することを特徴とする点字表示器として特開平１１−２１２４４６号公報が提案されている。
【０００４】
また、点字を表示する面から点字ピンを出入りさせて点字を表示させる表示装置であって、点字ピンと、形状記憶合金のワイヤー部材と、カムとを備え、該ワイヤー部材は通電加熱することで伸び状態または縮み状態のいずれか一方の状態となることを利用して該カムを回転させ、該カムで点字ピンを押し出すことを特徴とする点字表示装置として特開２００５−０７０７１６号公報が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２１２４４６号公報
【特許文献２】特開２００５−０７０７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１においては、触覚ピンの降下状態を保持するためには形状記憶合金を働かせておくために電流は流しておかなければならなかった。これは省エネルギーの観点から問題だった。また、特許文献２においては、触覚ピンの出入りの状態を保持する必要がなく省エネルギーだが、指による触覚に際し触覚ピンに過大な押圧力が掛かった場合、触覚ピンが引っ込み点字を表示できない恐れがあった。また、触覚ピンの保持構造としてカム、トグル機構を用いており構造が複雑となる。その結果、部品点数が多く組み立て工数が大となりコストが高くなる恐れがあった。
【０００６】
本発明は触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図るとともに、構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図ることを目的とする。また、触覚ピンに過大な押圧力が掛かっても触覚ピンが触覚面まで引っ込まず、点字が消えないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における第１の観点にかかる触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する複数の触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材と、前記複数の触覚ピンの側部を片側より押圧し前記進退方向の所定位置で前記各触覚ピンを保持する非金属の紐状弾性部材と、前記触覚ピンと連繋し通電加熱により収縮して前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる複数の形状記憶合金バネと、前記複数の形状記憶合金バネを選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、前記触覚ピンの突出高さをゼロにリセットするバネとを備えたことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れるとともに、構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。(請求項１)
【０００８】
本発明における第２の観点にかかる触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する複数の触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材と、前記複数の触覚ピンの側部を片側より押圧し前記進退方向の所定位置で前記各触覚ピンを保持する非金属の紐状弾性部材と、前記触覚ピンと連繋し通電加熱により収縮して前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる複数の形状記憶合金バネと、前記複数の形状記憶合金バネを選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、前記保持部材に配設されて,前記各触覚ピンと係合する係合部と、前記触覚ピンの近傍に位置し,前記触覚ピンと前記係合部の係合を解除する係合解除手段と、前記触覚ピンの突出高さをゼロにリセットするバネとを備え、前記触覚ピンの段付き部は前記触覚面から所望の高さに突出した位置で前記係合部と係合するようにしたことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れるとともに、構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。また、触覚ピンに過大な押圧力が掛かっても引っ込まない。(請求項２)
【０００９】
なお、前記第１及び第２の観点にかかる触覚ピン表示装置において、形状記憶合金バネに代え形状記憶合金ワイヤーとしてもよく、これにより形状記憶合金に掛ける電力を小さくできる。(請求項３)
さらに、前記第１及び第２の観点にかかる触覚ピン表示装置において、非金属の紐状弾性部材を非金属のチューブ状弾性部材としてもよく、これにより前記紐状弾性部材を撓ませる力を小さくできる。即ち、触覚ピンの突出高さを略ゼロ以下にリセットする圧縮コイルバネまたは板バネの弾性力を小さく設定できる。(請求項４)
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により本発明装置は触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。また、触覚ピンに過大な押圧力が掛かっても触覚ピンが引っ込まず点字が消えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明における第１、第２の観点にかかる触覚ピン表示装置は上述の通りである。点字は図１に示すごとく、一般的に３行２列の６つの略半球状の凸点からなる。前記凸点を直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の細長い触覚ピンで形成し、触覚面より０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度に突出させるのが好ましい。
【００１２】
前記触覚ピンは先端部を曲面たとえば略半球状とするのが好ましい。材質はステンレス部材の他に、ニッケル、アルマイト処理したアルミニウム、黄銅、防錆処理をした鉄系金属、フッ素樹脂をコーティングした鉄系金属、抗菌効果を有する銅部材、樹脂部材、光触媒粒子を混入した樹脂部材、光触媒を備えたステンレス部材等から選んだ一つとするのが好ましい。さらに、前記先端部には指が触れるので触覚ピン表面の摩擦抵抗を小さく,滑らかな仕上げ面とするのが好ましい。具体的には仕上げ面アラサが１．５Ｓ以下(表面の凹凸の高低差が１．５μｍ以下)とするのが好ましい。点字紙の表面アラサより滑らかな仕上げ面アラサとすることにより長時間、触覚ピンに触れても指の荒れや痛さを生じない。
触覚ピンを非金属部材たとえば樹脂で構成する場合、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フェノール、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の樹脂部材とするのが好ましい。
【００１３】
触覚ピンの側部を押圧、保持する非金属の紐状弾性部材は断面円形または矩形の棒状部材、非金属のチューブ状弾性部材などとし、ゴム部材、軟質樹脂などで構成するのが好ましい。ゴム部材はシリコンゴム(Ｓｉ)、フッ素ゴム(ＦＫＭ)、ニトリルブタヂエンゴム(ＮＢＲ)、天然ゴム(ＮＲ)等から選んだ一つとするのが好ましい。軟質樹脂は弾性変形容易なナイロン、ビニール、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエチレン等から選んだ一つとするのが好ましい。
前記紐状弾性部材は触覚ピン保持部材により保持されている。1本の紐状弾性部材はその両側面を用い１マスを構成する６本の触覚ピンを同時に保持できる。
【００１４】
前記触覚ピン保持部材は少なくとも二枚のプレートを積層した構成とするのが好ましい。例えば、上プレート、下プレートからなりそれぞれを成型樹脂部品で構成するのが好ましい。樹脂部材はポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の樹脂部材とするのが好ましい。
【００１５】
なお、触覚ピンを保持する紐状弾性部材は前述のごとく一本で複数の触覚ピンをまとめて保持できる。従って、例えば触覚ピン表示装置の６本の触覚ピンを各列毎または各行毎にまとめて保持することの他に、図形等を表示する二次元の触覚ピン表示装置のように多行多列に触覚ピンを配設、保持する場合等にも有効である。例えば、平板に多行多列に触覚ピンを配設し、該触覚ピンの列間または行間に紐状の弾性部材を配設して触覚ピン側部を片側より一方向に押圧するようにしてもよい。これにより、一つの紐状弾性部材で少なくとも二列または二行をまとめて保持できる。長尺の紐状弾性部材一本で蛇行を繰り返し多行多列の触覚ピン全てを保持することも可能である。
【００１６】
アクチュエータとして機能し,触覚ピンを突出させる形状記憶合金はニッケル−チタン合金等とするのが好ましい。本発明においては通電することで形状記憶合金が加熱され収縮する機能を利用している。形状記憶合金の歪率を２％とした場合、０．５mmの収縮量(触覚ピンの突出量)を得るのに長さ２５mm程度のワイヤーが必要となる。本発明装置を構成する形状記憶合金の線径は例えば５８μm程度とした。
形状記憶合金の形態は直線ワイヤー状でもよいしコイルバネ状でもよい。また、Ｕの字状など任意の形状を構成してよいことは言うまでもない。
【００１７】
触覚ピンは通常、０．１〜０．３Ｎ(ニュートン)で押圧、触覚される。しかし、初心者が強く押圧したり,何らかの理由により過大な押圧力が触覚ピンにかかり、触覚ピンが触覚面まで後退する恐れがある。これを防止するには触覚ピンを段付きとし、該段付き部を前記触覚ピン保持部材の係止部に係合させる(引っ掛ける)構成とするのが好ましい。そして、前記係合を解除する係合解除手段を備えることが望ましい。本発明装置においては、係合解除手段として２枚の平板を用いた。第１の平板を触覚ピンと直交する右方向にスライドさせ、該第１の平板に配設した開口端を各マスの第１列に相当する各触覚ピン側部に当接させ、触覚ピンを傾けることによって係合を外す構成とするのが好ましい。これにより各触覚ピンが触覚面近傍まで後退し突出量がゼロのリセット状態になる。同様に第２の平板を触覚ピンと直交する左方向にスライドさせ、該第２の平板に所定に設けた開口により各マスの第２列に相当する各触覚ピンを傾けて係合を外し、各触覚ピンが触覚面近傍まで後退したリセット状態にするのが好ましい。
前記平板を左右にスライドさせる手段は電磁ソレノイド、モーターとカム、モーター軸に取り付けた偏心円盤とリンク等の手段を用いればよい。
【００１８】
前記係合解除手段の平板駆動モータ、触覚ピンのアクチュエータ(形状記憶合金とその通電・制御回路)等を制御する制御回路の一例を図３のブロック構成図に示す。簡単に説明すると、制御回路１２０はパラレルインプット／アウトプットユニット(ＰＩＯ)１２１と中央演算処理装置(ＣＰＵ)１２２とアナログ／ディジタル変換器(Ａ／Ｄ)１２３とメモリ１２４とシリアルインプット／アウトプットインターフェース(ＳＩＯ)１２５とからなる。
ＰＩＯ１２１はＣＰＵ１２２と結合し、６点式点字キーボード１２６、点字表示制御スイッチ１２７等から信号を受け、該受けた信号はＣＰＵ１２２によって制御され触覚ピン駆動アクチュエータ(形状記憶合金とその通電回路)１２９へ送られる。Ａ／Ｄコンバータ１２３は表示速度制御スイッチ１３０から信号を受け、出力信号をＣＰＵ１２２へ送る。ＳＩＯ１２５はＣＰＵ１２２とユニバーサルシリアルバス(ＵＳＢ)１３１とに接続している。ＣＰＵ１２２はメモリ１２４及び外部メモリ１３４に結合している。ＣＰＵ１２２はＰＩＯ１２１、Ａ／Ｄコンバータ１２３、ＳＩＯ１２５、メモリ１２４、外部メモリ１３４等から受けた信号に応じ出力信号をモータコントローラ１３２に提供する。モータコントローラ１３２は出力信号をモータ１３３に送り制御する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の一実施例における触覚ピン表示装置を図面とともに説明する。図１は６点からなる一般的な点字の平面図、図２は本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の一部を断面にした要部正面図、図３は本発明の一実施例における触覚ピン表示装置を構成する平板駆動モータ、触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図を示す。なお、図１は1行の文字列たとえば３２マスの一部のみを表示している。また、図２は図１を切断線Ｓ-Ｓで切断した場合の要部正面図をも兼ね示すものとする。
【００２０】
触覚ピン表示装置１００は、文字・図形を表示する複数の触覚ピン１０を触覚面５１から所望の高さに突出可能に進退自由に支承する保持部材７０と、前記複数の触覚ピン１０の側部を片側より押圧し前記進退方向の所定位置で前記各触覚ピン１０を保持する非金属の紐状弾性部材４０と、前記触覚ピン１０と連繋し通電加熱により収縮して前記触覚ピン１０を前記触覚面５１から所望の高さに突出させる複数の形状記憶合金バネ２０と、前記複数の形状記憶合金バネ２０を選択的に通電加熱する選択通電加熱手段と、前記保持部材７０に配設されて前記各触覚ピン１０の段付き部１１と係合する係合部６１と、前記触覚ピン１０の近傍に位置し,前記触覚ピン１０の段付き部１１と前記係合部６１の係合を解除する係合解除手段と、前記触覚ピン１０の突出高さをゼロにリセットするバネ３０とを備え、前記触覚ピン１０の段付き部１１は前記触覚面５１から所望の高さに突出した位置で前記係合部６１と係合するようにしたことを特徴とする。なお、バネ３０は圧縮コイルバネ、形状記憶合金バネ２０は引張コイルバネとするのが好ましい。
【００２１】
図１で示した点字は３行２列の計６つの触覚ピン１０で一文字を表わす例を示している。前記触覚ピン１０はポリアセタール樹脂製で直径を１．２ｍｍ、長さを２０ｍｍ程度、触覚する先端側を略半球状としている。触覚ピン１０が指と触れる頂部は滑らかな仕上げ面アラサ１．５Ｓ以下とするのが好ましい。
前記触覚ピン１０は保持部材７０に多行多列に配設されている。例えば、３２マス分(３２個の点字)が一列に並べられ、1行の文字列を構成する。
一つの点字を構成する触覚ピン、即ち第一列及び第２列の６本の触覚ピンは１本の紐状弾性部材４０によって片側より押圧、保持される。従って、３２マスの場合は３２本のシリコンゴム製紐状弾性部材４０が保持部材７０内にそれぞれ直線状に平行に配設される。
【００２２】
前記紐状弾性部材４０は二トリルブタジエンゴム製とし線径１．５ｍｍ程度とするのが好ましい。触覚ピン押圧によるＯリングの撓み量は０．４ｍｍ程度とするのが好ましい。視覚障害者が触覚ピン１０に触る指の押圧力は略０.１Ｎ程度と小さい。紐状弾性部材４０の触覚ピン保持力を０．２〜０．４Ｎ程度に設定するのが好ましい。
【００２３】
前記触覚ピン１０を保持部材７０の触覚面５１より０．５ｍｍ程度の高さに突出させるアクチュエータすなわちニッケル〜チタン系形状記憶合金からなる引張コイルバネ２０(以下、形状記憶合金バネと呼ぶ。)は、線径５８μm、平均径０．７mm、巻数５０程度とした。形状記憶合金バネ２０は触覚ピン１０の下端部に配設したバネ掛けピン１５と保持部材７０に配設したもう一方のバネ掛けピン１６との間に張架されている。
なお、形状記憶合金バネに代え、形状記憶合金ワイヤーを用いてもよい。該形状記憶合金ワイヤーの歪率を２％とした場合、０．５mmの収縮量(触覚ピンの突出量)を得るのにワイヤーの実質直線長さは２５mm程度必要となる。
【００２４】
形状記憶合金バネ２０への通電加熱により引張コイルバネが収縮し、触覚ピン１０は触覚面５１側に引き上げられ０．５mm程度突出する。そして触覚ピン１０の段付き部１１は前記触覚面５１から所望の高さに突出した位置で前記係合部６１と係合する。その後、形状記憶合金バネ２０への通電を切っても触覚ピン１０は突出状態を維持できる。即ち、触覚ピン１０は紐状弾性部材４０で側部を押圧され前記係合状態を維持する。その結果、省エネルギーを実現できる。また、過大な触覚ピン押圧にも耐えられ、引っ込まない。
【００２５】
触覚ピン１０を触覚面５１側に後退させ突出量ゼロにリセットするには、平板９０をモータと偏芯円板とリンク板等により実線矢印の方向に移動させればよい。図２において、左側の状態は触覚ピン１０がリセットされたままの状態を、右側は触覚ピン１０が触覚面５１より０．５mm程度突出した状態を概念的に示す。
なお、前記形状記憶合金バネ２０の動作時間を順次ずらせることにより形状記憶合金バネ２０の駆動電流のピーク値を下げられる。
【００２６】
保持部材７０は上プレート５０と下プレート６０とからなる。それぞれのプレート５０、６０はＰＳ樹脂等を成型加工してなる。係合解除手段を構成する２枚の平板８０、９０は金属部材たとえばステンレススチール等からなる。それぞれの平板８０、９０は所望に開口８０１、８０２を配設してなる。点字を構成する第１列の触覚ピンは平板８０が実線矢印の右側方向に移動することによって係合解除される。点字を構成する第２列の触覚ピンは平板９０が実線矢印の左側方向に移動することによって係合解除される。
【００２７】
このように本発明の実施例装置は触覚ピン１０と保持部材７０との係合により過大な触覚ピン押圧にも耐えられ、引っ込まない。また、係合後に形状記憶合金バネ２０への通電を切っても触覚ピンは突出状態を維持できる。さらに、形状記憶合金バネもしくは形状記憶合金ワイヤーを触覚ピン駆動のアクチュエータとすることにより装置の単純化、小型化、軽量化、低コスト化を図れる。
【００２８】
なお上記実施例において、形状記憶合金バネに代え形状記憶合金ワイヤーとしてよいことは前術のとおりである。形状記憶合金の伸長をアクチュエータ機能として利用してよいことは言うまでもない。また、紐状弾性部材を非金属のチューブ状弾性部材としてよいことも同様である。さらに、触覚ピンを保持する紐状弾性部材を点字の列間でなく、点字の行間に配置し１本の紐状弾性部材で３２マスすべての第１行目及び第２行目の触覚ピンを同時に保持することも可能である。第３行目の触覚ピンはもう一つの紐状弾性部材を異なる方向から当接させて保持すればよい。
さらに、触覚ピンをリセットする手段として２枚の平板を左右にスライドさせることに代え、カムまたは偏心棒をモータで回転させる構成等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかる触覚ピン表示装置は、点字表示装置のほかに点図の二次元表示または三次元表示装置等に利用できる。点字表示装置はATM(現金自動受け払い機)、自動販売機、エレベータ等の表示端末として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的な点字の平面図
【図２】本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の一部を断面にした正面図
【図３】本発明の触覚ピン表示装置を構成する平板駆動モータ、触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図
【符号の説明】
【００３１】
１０  触覚ピン
１１  段付き部
１５、１６  バネ掛けピン
２０  形状記憶合金バネ
３０  バネ
４０  紐状弾性部材
５０  上プレート
５１  触覚面
６０  下プレート
６１  係合部
７０  保持部材
８０、９０  平板
１００  触覚ピン表示装置
８０１、８０２  開口
【図１】
2007033731.tif 000003
【図２】
2007033731.tif 000004
【図３】
2007033731.tif 000005